Akumulace elektrické energie 3 - oprava baterií

O nyní již pro opravdové fajnšmekry - i automobilová autobaterie lze do určité míry opravit svépomocí - na kolik je to obvyklá volnočasová aktivita je však otázka.   

odkaz na tématický rozcestník autoelektrika celkově Hallův efekt, autoelektrika a elektromobil - Blog iDNES.cz

odkaz na tématický rozcestník autobaterie - elektromobil  Akumulace elektrické energie 1 - autobaterie a elektromobily - Blog iDNES.cz

odkaz na příspěvek na téma elektrické rozvody v letadlech Boeing 707, letiště Wien - Schwechat V rakouské pustě, Letiště Vídeň - Schwechat a letoun Boeing 707 / 737 / 777 - Blog iDNES.cz elektrické rozvody v letadlech - letecká navigace

obsah

1. přejímka baterie s drobnými opravami a posouzením elektrolytu
2. měření upotřebitelnosti baterie (zjišťování použitelného napětí, měření elekrolytu, zjišťování  kapacity)
3. Oprava baterie
3s sulfitace
3z zkrat
4. nabíjení baterie
5. rozdělení elektrických okruhů v automobilu

,Autobaterie je vlastně výchozím elementem pro celou instalaci ve vozidlech, nejprve tedy nástin průběhu celé elektroinstalace v automobilu Škoda Octavia (1959)

nejprve trochu teorie na téma znaménka u elektřiny 

Autobaterie jako zdroj elektřiny s výchozím kontaktem kladnou anodou - a zápornými elektrony jako nosiči elektrického proudu

nabitá autobaterie má kladný náboj - nosičem elektrického proudu jsou ovšem elektrony se záporným nábojem mínus -> z čehož vyplívá jistý protimluv 

historicky bylo zavedeno značení jakoby naopak - což vede k mnoha protimluvům v názvosloví

podle reálného značení
-------------------------- 
(protony plus, elektrony minus) jakoby nosičem elektrického proudu byly (podle označení zdroj spotřebič) kladné protony - jelikož při nabíjení se autobaterie stává kladnou, a zároveň se kapalina uvnitř náboje z technické vody přetváří na kyselinu - ovšem současně jako reálný nosič náboje elektřiny jsou označovány záporné elektrony - z čehož plyne - elektřina jakoby se přenášela přes kladný kontakt (tedy spojení anoda plus zdroje - tedy autobaterie - na kladný kontakt spotřebiče - což by měl být v případě automobilu kladný kontakt - tedy anoda zapalovací svíčky)

(záporný kontakt - tedy katoda minus je vlastně podružný kontakt - a slouží jako zemnění nebo zpětný vodič) - při nabíjení autobaterie z jednoho vozu na druhý se také zapojují kontakty plus na plus - minus na kostru) 

výhodnější, či ideální

-----------------------
by bylo značit kladným znaménkem nosiče elektřiny, tedy elektrony

podle reálného  - reálného značení - kdy jakoby nosičem elektřiny byly kladné protony - ale i podle ideálního značení - podle kterého by byly nosičem proudu kladné elektrony - je základním kontaktem PLUS - kladná anoda - a druhý kontakt MINUS (záporná katoda) je vlastně podružný kontakt - a slouží jako zemnění - či zpětný vodič

vzhledem k tom. že PLUS JE HLAVNÍ KONTAK ze kterého proudí elektřina (podle reálného zavedeného značení jakoby se znaménkem PLUS  pro protony - PLUS by při ideálním značení se znaménky naopak a kladnými protony odpovídalo i danému ději jak funkčně - tak elektrofyziálně)

tedy PLUS je hlavní kontakt -
a zapojuje se PLUS na PLUS jak při nabíjení se zdroje na automobil, tak při nabíjení z jednoho automobilu na druhý 

zatímco MINUS je vedlejší kontakt pro zemnění - či zpětný odvod vybitého náboje (nulování) - ovšem aby byl elektrický okruh uzavřen - zapojuje se minus z prvního automobilu na kostru druhého automobilu (nebo na kontakt mínus - při nabíjení ze zdroje)

vlastní příspěvek 

Akumulace elektrické energie 3 - oprava baterií

Spíše se jedná o záležitost pro profesionální opraváře-údržbáře. A dokonce zdaleka ne opraváře ve všech opravnách - ale pouze v těch opravnách, které jsou sloučeny s nabíjecími stanicemi - jak tomu bývá u velkých podniků - nebo traktorových stanic.

Oprava baterie se člení do tří fází...

1. přejímka baterie s drobnými opravami a posouzením elektrolytu
2. měření upotřebitelnosti baterie (zjišťování použitelného napětí, měření elekrolytu, zjišťování  kapacity)
3. případná oprava baterie 
4. nabíjení baterie

Autobaterie v podnikových opravnách dokonce mívají svou evidenční kartu - na které jsou zaznamenávány veškeré zásahy a opravy.

ad1 - přejímka baterie

Při přejímce se baterie nejprve baterie zhruba prohlédne - aby se zjistilo zda baterie není viditelně poškozená, takzvaná zalévací hmota - což je v podstatě pryskyřičný lep - užívaný na víku baterie jako lepidlo či těsnění - tedy zda není zalévací hmota popraskaná (zde se pro případnou opravu uplatňuje elektrická lopatka - což je pájka s násadkou - kterou se dá popraskaná zalévací hmota nahřát a rozetřít.

Dále se kontroluje jaký je stav mezičlánkových spojek - či můstků - plus jaký je stav pólových vývodů elektrod a zda nejsou uvolněny. Rovněž se čistí povrch elektrolytu při zašroubovaných zátkách do jednotlivých článků baterie.

A ještě se při přejímce zkoumá výška hladiny roztoku  elektrolytu. Měříme ji skleněnou trubičkou, po ponoření a naplnění roztokem  se horní konec ucpe a trubička vytáhne na světlo a odečte hodnota na stupnici.

ad2 - měření elektrolytu a zjištění odvozených veličin - kapacita, napětí atd

Posléze se zjišťuje stupeň vybití elektrolytu - a to trojím způsobem...

Možná je na začátku vhodné zmínit několik obvyklých závad baterie - které obvykle snižují její kapacitu

1. sulfitace (při měření se projevuje nižším napětím a zpožděním) 
2. zkrat (se naopak projevuje vyšším napětím)
3. zmenšení kapacity baterie  - projevující se snížením podílu na aktivní hmoty elektrody

ad2A - měření elektrolytu podle hustoty.  Hustota roztoku je dále patrná podle vyloučeného sirníku na elektrodách.

Při vlastním měření se  využívá  faktu - že při vybíjení klesá hustota rovnoměrně.

Jak přibývá v baterii vody - hustota povolí! 

Je-li známa hustota elektrolytu baterie v nabitém stavu například při minulém měření po nabití - zjistí se stupeň vybití baterie z rozdílu hustot mezi minulým a aktuáním měřením. 
stupeň vybití se odvodí z tabulky podle hustoty
Je-li ovšem teplota vody odlišná od jmenovité - či normované teploty 25C - přepočte se naměřená hustota na normovanou hustotu podle další tabulky

ad2B - . kontrola stavu vybití měřením napětí

Zkoušečka napětí je vlastně zařízení - které je konstruováno aby z baterie odebíralo proud
 voltmetr +  regulační odpor - přičemž, toto zkoušecí zařízení by mělo odebírat proud  - který by měl odpovídat startovacímu proudu - a velikost odebíraného proudu záleží právě na odporu zkoušečky.
Aby bylo měření spolehlivé - je třeba aby odebíraný proud zkoušečkou odpovídal startovacímu proudu  - zkoušečka však ne vždy je v tomto smyslu s baterií v koherenci a musí se provádět přepočty. 
Voltmetr měří vlastně napětí na vybíjecím odporu  - který je o něco menší než u článků  (o  rozdílnou v napětí na odběrných hrotech a odporu) - takže i zde je třeba provést odpočet.
Napěťový zkoušeč se používá asi 5s - pokud během tohoto intervalu napětí rychle klesá -  svědčí to poruše článku. 

Voltmetr je třeba přitlačit ke oválným kovovým vývodkám elektrod 
 

ad2C

Nejlépe a nejpřesněji se dá stav napětí akumulátorové baterie zjistit kapacitní zkouškou.

Kapacita je hodnota  - která se udává v ampérhodinách.

Ampérhodina (značka Ah) je jednotka elektrického náboje v oboru elektrotechniky odpovídající potenciálu dodávat proud 1 ampér po dobu 1 hodiny. Používá se pro vyjádření kapacity galvanických článků nebo akumulátorů, zatímco u kondenzátorů se udává elektrická kapacita s jednotkou farad. Ampérhodina není jednotka SI a ve fyzice se proto používá odpovídající odvozená jednotka SI coulomb (1 Ah = 3600 C).
Protože proud je na základě Ohmova zákona závislý na napětí, je pro srovnání kapacity baterií o různém napětí nutné použít hodnotu ve watthodinách (Wh), která se určí vynásobením kapacity v ampérhodinách jmenovitým napětím.

P = U . I
C= T(2+(P/10))   
z čehož plyne - že při výpočtu výkonu  a následně i kapacity je měřením potřeba zjistit veličiny napětí (U) a čas (T) zatímco velikost zkušebního proudu se nastaví regulačním obvodem měřícího zařízení - a odpovídá 1/10 startovacího proudu. 

Před vlastní kapacitní zkouškou se musí akumulátorová baterie dokonale nabít, a připojí se v opravně k a nabíjí jmenovitým  regulačním proudem o velikosti 1/10 kapacity - tzv. PŘÍPRAVNÉ NABÍJENÍ.

Přípravné nabíjení probíhá až  do konečných příznaků nabitého stavu  - který se pozná podle
- ustáleného napětí (měřeného voltmetrem)
- hustoty elekrolytu (což lze zjistit pohledem nebo hustoměrem).

Již při tomto PŘÍPRAVNÉM NABÍJENÍ lze identifikovat řadu závad na jednotlivých článcích, které může způsobit 

1.  sulfitace (při měření se projevuje nižším napětím a zpožděním)
2.  zkrat (se naopak projevuje vyšším napětím).

Pokud jeden článek při dobíjení "zaostává" lze dobít dodatečně - ovšem elektrolyt v tomto článku má i zpravidla odlišnou hustotu - a je potřeba například zahustit (část elektrolytu článku se odsaje a nahradí elektrolytem ze zásoby o nižší koncentraci)- nebo je elektrolyt potřeba naopak naředit - nejčastěji při zkratu - doleje se tedy destilovanou vodou.

Po úpravě koncentrace se pak nabíjí ještě 50 až 60 minut a další 30 minut trvá než se může změřit hustota elektrolytu v tomto konkrétním článku.

Po dalších dvou hodinách se provede vlastní kapacitní zkouška.

Výsledek kapacitní zkoušky se porovná s předchozí kapacitní zkouškou.
Kapacita baterie také odráží způsob jakým je baterie používána - tedy například na způsobu jízdy - zda jde například o jízdu na krátké úseky s častým startováním - nebo jsou jízdní  úseky spíše dlouhé - bez přestávek.

Při jízdních cyklech - baterie opakovaně  nabíjí a vybíjí

Kapacita baterie při prvních třech cyklech postupně roste ze dvou třetin na téměř 100procent - a následně se opět snižuje - ale pak začne pozvolna klesat například v důsledku opotřebení elektrodových desek - provázené úbytkem aktivní hmoty

3. Oprava baterie

ad3s sulfitace

Některé závady je možné odstranit bez rozebrání - například při nepříliš rozsáhlé sulfitaci je možno odstranit krystalický sulfid olovnatý elektrickou cestou.            

Z baterie se  vyleje elektrolyt a několikrát propláchne destilovanou vodou.

Během naplnění destilovanou vodu se baterie se baterie nabíjí slabým elektrickým proudem (asi jedna desetina hodnoty jmenovitého proudu)...

- přičemž se rozpouští zkrystalizovaná vrstva sulfidu olova - dovnitř elektrody se rozšiřuje zkrystalizovaná vrstva elektrolytu - a směrem do roztoku destilované vody probíhá okyselování - tedy se ve vodě vytváří kyselina sýrová a vlastně elektrolytický roztok - což se provádí - dokud hustota elektrolytu nedosáhne hodnotu 1,1 - kdy se nabíjení přeruší a roztok vyleje.

Celý cyklus se několikrát opakuje - baterie se znovu naplní destilovanou vodou - celý proces se ukončí - až hustota roztoku přestane narůstat - a po vylití poslední várky elektrolytu se baterie naplní například novým elektrolytem o odpovídající koncentraci pro správnou funkci.

ad3z zkrat
v určitých případech lze naopak odstranit i zkrat bez rozebrání...
(obvykle se jedná o odstranění zkratující kalové vrstvy při dně).
Při tomto procesu se naopak hustota roztoku snižuje - baterie je potřeba částečně vybít - zapojí se tedy tak - aby z ní vedl vybíjecí proud.
Vybíjení probíhá až do vybíjecího napětí 1.75V.

Pro odstranění zkratu je třeba baterii ale ve většině případů rotebrat.
K tomu je třeba uvolnit mezičlánkové spojovací můstky
a zároveň provrtat kovové vývody elektrod...
(nejlépe speciální dutou frézou - zručný pracovník může i vrtákem),

4. nabíjení baterie

Opravenou baterii je tedy možno nabít...

5. rozdělení elektrických okruhů v automobilu

AUTOELEKTRIKA